JP2008298564A - Manufacturing method for roll bearing unit equipped with physical quantity measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の対象となる転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成する、外輪等の静止側軌道輪と、ハブ等の回転側軌道輪との間に作用する外力等の物理量を測定する為に利用する。更に、この求めた物理量を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。本発明は、この様な転がり軸受ユニットの物理量測定装置の製造コストを低減する事を意図したものである。 A physical quantity measuring device for a rolling bearing unit that is an object of the present invention measures a physical quantity such as an external force that acts between a stationary side race ring such as an outer ring and a rotary side race ring such as a hub that constitutes the rolling bearing unit. Use to do. Further, the obtained physical quantity is used for ensuring the running stability of a vehicle such as an automobile. The present invention is intended to reduce the manufacturing cost of such a physical quantity measuring device for a rolling bearing unit.
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えばアンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム(ESC)等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを知る事が好ましい場合がある。 For example, automobile wheels are rotatably supported by a suspension device by a double-row angular type rolling bearing unit. In order to ensure the running stability of automobiles, for example, anti-lock braking system (ABS), traction control system (TCS), and electronically controlled vehicle stability control system (ESC) etc. The device is in use. In order to control such various vehicle running stabilization devices, signals representing the rotational speed of the wheels, acceleration in each direction applied to the vehicle body, and the like are required. In order to perform higher-level control, it may be preferable to know the magnitude of a load (for example, one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via a wheel.
この様な事情に鑑みて、特許文献1には、特殊なエンコーダを使用して、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が記載されている。図6〜8は、この特許文献1に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの物理量測定装置に関する従来構造の第1例を示している。この従来構造の第1例は、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪1の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、回転側軌道輪であるハブ2を、複数個の転動体3、3を介して、回転自在に支持している。これら各転動体3、3には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記各転動体3、3として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
In view of such circumstances,
又、上記ハブ2の内端部(軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図6、9、10、12の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図6、9、10、12の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。)には、円筒状のエンコーダ4を、上記ハブ2と同心に支持固定している。又、上記外輪1の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー5の内側に、1対のセンサ6a、6bを包埋したセンサホルダ7を保持すると共に、これら両センサ6a、6bの検出部を、上記エンコーダ4の被検出面である外周面に近接対向させている。
Also, the inner end of the hub 2 ("inner" in the axial direction means the center in the width direction of the vehicle when assembled to the automobile, and is the right side of FIGS. 6, 9, 10 and 12. Conversely, to the automobile. 6, 9, 10, 12, which is the outer side in the width direction of the vehicle in the assembled state of FIG. 6, is referred to as “outside” with respect to the axial direction. The
このうちのエンコーダ4は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ4の外周面の先半部(軸方向内半部)には、透孔8、8と柱部9、9(図7参照)とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔8、8と各柱部9、9との境界は、上記被検出面の軸方向(幅方向)に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、上記被検出面の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記各透孔8、8と上記各柱部9、9とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「く」字形となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一特性変化部10とし、軸方向内半部を第二特性変化部11としている。尚、これら両特性変化部10、11を構成する各透孔は、図示の様に互いに連続した状態で形成しても良いし、互いに独立した状態で形成(各透孔を「ハ」字形に配置)しても良い。
Of these, the encoder 4 is made of a magnetic metal plate. Through
又、上記カバー5は、ステンレス鋼板等の金属板により全体を有底円筒状に形成しており、上記外輪1の内端部に嵌合固定している。上記両センサ6a、6bはこの様なカバー5内に、合成樹脂製の上記センサホルダ7を介して保持固定されている。この様な上記両センサ6a、6bはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成するホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子とから成る。この様な上記両センサ6a、6bは、上記センサホルダ7の一部(例えば下端部)に包埋された状態で、一方のセンサ6aの検出部を上記第一特性変化部10に、他方のセンサ6bの検出部を上記第二特性変化部11に、それぞれ近接対向させている。
The
これら両センサ6a、6bの検出部がこれら両特性変化部10、11に対向する位置は、上記エンコーダ4の円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態で、上記各透孔8、8及び柱部9、9の軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分(境界の傾斜方向が変化する部分)が、上記両センサ6a、6bの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。
The positions where the detection units of both the
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用{これら外輪1とハブ2とがアキシアル方向(軸方向)に相対変位}すると、上記両センサ6a、6bの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、上記両センサ6a、6bの検出部は、図8の(A)の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(C)に示す様に一致する。
In the case of the physical quantity measuring device for a rolling bearing unit configured as described above, when an axial load acts between the
これに対して、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図8の(A)で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ6a、6bの検出部は、図8の(A)の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(B)に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図8の(A)で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ6a、6bの検出部は、図8の(A)の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(D)に示す様に、上記(B)の場合とは逆方向にずれる。
On the other hand, when a downward axial load is applied to the
上述の様に、特許文献1に記載される等により従来から知られている転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相が、上記外輪1とハブ2との間に加わるアキシアル荷重の作用方向(これら外輪1とハブ2との軸方向の相対変位の方向)に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重(相対変位)により上記両センサ6a、6bの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重(相対変位)が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、それぞれが上記外輪1と上記ハブ2との間の物理量である、上記軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
As described above, in the case of a conventionally known physical quantity measuring device for a rolling bearing unit as described in
尚、この様な、物理量の一種であるアキシアル荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中に、予め理論計算や実験により調べておいた、上記両センサ6a、6bの出力信号同士の間の位相の相違である位相差(出力信号に応じて変化する値)と、上記軸方向の相対変位又はアキシアル荷重との関係を、関係式やマップの型式で記憶させておく。尚、この関係としては、上記位相差が変化する程度と上記アキシアル荷重の大きさが変化する程度との関係であるゲイン、及び、このアキシアル荷重の値がゼロである場合の位相差の値である零点がある。
Note that such processing for calculating an axial load, which is a kind of physical quantity, is performed by a calculator (not shown). For this reason, in the memory of this computing unit, a phase difference (which changes according to the output signal), which is a phase difference between the output signals of the two
上述した従来構造の第1例の場合には、前記エンコーダ4の被検出面に前記透孔8、8と柱部9、9とを交互に配置して、この被検出面の特性を交互に、且つ、等間隔で変化させている。これに対して、図9に示す様に、被検出面である外周面にS極とN極とを交互に配置した、永久磁石製のエンコーダ4aを備えた転がり軸受ユニットの物理量測定装置も、特許文献2等に記載されて、従来から知られている。上記図9に示した転がり軸受ユニットの物理量測定装置の基本的構造及び作用は、前述した図6〜8に示した従来構造の第1例の場合と同様である。但し、上記図9に示した従来構造の第2例の場合には、エンコーダ4a側に永久磁石を設けている為、センサ6a、6b側には、原則的には磁気検知素子を設ければ良く、永久磁石は不要である。又、図9に示した構造の場合には、ハブ2aを構成するハブ本体と内輪との結合を、図6に示したナットに代えて、ハブ本体の軸方向内端部に形成したかしめ部により行なっている。但し、この様な構造に就いては、従来から周知であり、本発明の要旨とも関係しない。
In the case of the above-described first example of the conventional structure, the through
更に、特許文献3には、図10〜13に示す様な転がり軸受ユニットの物理量測定装置が記載されている。先ず、図10〜11に示した従来構造の第3例の場合、ハブ2の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ4bの先半部に、スリット状の透孔8a、8aと柱部9a、9a(図11参照)とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔8a、8aと各柱部9a、9aとの境界はそれぞれ、上記エンコーダ4bの軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した、直線状である。又、外輪1の内端部にカバー5及びセンサホルダ7を介して支持固定した1対のセンサ6a、6bの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ4bの先半部外周面の上下2個所位置(円周方向の位相が互いに180度異なる部分)に近接対向させている。
Furthermore,
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ2に結合固定した車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪1及び上記ハブ2の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪1とハブ2との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪1及びハブ2の中心軸と上記接地面の中心とを含む(鉛直方向の)仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この様なモーメントが上記外輪1と上記ハブ2との間に加わると、このハブ2の中心軸がこの外輪1の中心軸に対して傾く。これに伴い、上記エンコーダ4bの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ4bの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。従って、これら両センサ6a、6bの出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記アキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。
In the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile, an axial load applied between the
更に、図12〜13に示した、従来構造の第4例の場合、ハブ2の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ4cの先半部に、透孔8b、8bと柱部9b、9b(図13参照)とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔8b、8bはそれぞれ、径方向から見た形状を台形として、それぞれの円周方向に関する幅寸法を、軸方向に関して漸次変化させている。又、外輪1の内端部にカバー5及びセンサホルダ7を介して支持固定した1個のセンサ6の検出部を、被検出面である、上記エンコーダ4cの先半部外周面に近接対向させている。この様に構成する従来構造の第4例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪1と上記ハブ2とが軸方向に相対変位すると、上記センサ6の出力信号のデューティ比(高電位継続時間/1周期)が変化する。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。
Furthermore, in the case of the fourth example of the conventional structure shown in FIGS. 12 to 13, a through
尚、前述の図6〜9に示した従来構造の第1〜2例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二両特性変化部10、11に対向させた1対のセンサ6a、6bから成るセンサ組を、1組だけ設けている。これに対し、図示は省略するが、特許文献3及び特願2006−345849には、それぞれが1対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が記載されている。
In the case of the first and second examples of the conventional structure shown in FIGS. 6 to 9 described above, a pair of
上述の様な従来から知られている物理量測定装置付転がり軸受ユニットで、外輪1等の静止側軌道輪と、ハブ2等の回転側軌道輪との間に作用する、アキシアル荷重の如き外力等の物理量を測定する為には、センサの出力信号とこの物理量との関係、即ち、これら出力信号と物理量との関係に関する零点及びゲインを知っておく必要がある。例えば、図6〜9に示した従来構造の第1〜3例で、1対のセンサ6a、6bの位相差比(=これら両センサ6a、6bの出力信号同士の位相差/1周期)とアキシアル荷重との関係に関しては、このアキシアル荷重がゼロである場合の位相差比(零点)と、このアキシアル荷重が単位量変化した場合に於けるこの位相差比の変位量(ゲイン)を知っておく必要がある。又、図12〜13に第4例に関しても、アキシアル荷重がゼロである場合のデューティ比(零点)と、このアキシアル荷重が単位量変化した場合に於けるこのデューティ比の変位量(ゲイン)を知っておく必要がある。
The above-described conventionally known rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, such as an external force such as an axial load, which acts between a stationary raceway such as the
この為従来は、特許文献4に記載されている様に、組立完了後の物理量測定装置付転がり軸受ユニットを構成するハブを回転させつつ、このハブと外輪との間に既知のアキシアル荷重を負荷して、センサの出力信号を測定し、これらアキシアル荷重と出力信号との関係(零点及びゲイン)を求める事が考えられている。求めた零点及びゲインは、無線ICタグ等を介して、上記アキシアル荷重を求める為の演算器のメモリ中に記憶させる。この様な、零点及びゲインを求める為の従来方法の場合には、これら零点及びゲインを精度良く求められる代わりに、製造装置のコストが嵩む。この理由は、組立完了後の物理量測定装置付転がり軸受ユニットを構成するハブを回転させつつ、このハブと外輪との間に既知のアキシアル荷重を負荷する装置が必要になる為である。又、物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造工場でこの物理量測定装置付転がり軸受ユニットの組立を完了した後、出荷以前に上記零点及びゲインを求める為の作業が入り込む為、この物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造作業の段取りが悪化する。これらにより、物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストが嵩む。
尚、本発明に関連する刊行物として、特許文献5〜8及び非特許文献1がある。
Therefore, conventionally, as described in Patent Document 4, a known axial load is applied between the hub and the outer ring while rotating the hub constituting the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device after assembly is completed. Then, it is considered to measure the output signal of the sensor and obtain the relationship (zero point and gain) between these axial loads and the output signal. The obtained zero and gain are stored in the memory of the arithmetic unit for obtaining the axial load via a wireless IC tag or the like. In the case of such a conventional method for obtaining the zero and gain, the cost of the manufacturing apparatus increases instead of obtaining the zero and gain with high accuracy. This is because it is necessary to provide a device that applies a known axial load between the hub and the outer ring while rotating the hub constituting the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device after assembly is completed. In addition, after completing the assembly of the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device at the manufacturing factory of the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, the work for obtaining the zero point and the gain before entering the product enters the rolling bearing unit with the physical quantity measuring device. The setup for manufacturing the bearing unit deteriorates. These increase the manufacturing cost of the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device.
As publications related to the present invention, there are
本発明は、上述の様な事情に鑑み、既知のアキシアル荷重を負荷する装置を不要にして製造装置のコストを抑えると共に、段取りを簡略化して、物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストを抑えられる製造方法を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention eliminates the need for a device that applies a known axial load, thereby reducing the cost of the manufacturing device, simplifying the setup, and reducing the manufacturing cost of the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device. The present invention has been invented to realize a manufacturing method.
本発明の製造方法の対象となる物理量測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットと物理量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の転動体とを備える。そして、このうちの静止側軌道輪は、静止側周面に複列の静止側軌道を有し、使用時にも回転しない。又、上記回転側軌道輪は、この静止側周面と径方向に対向する回転側周面に複列の回転側軌道を有し、使用時に回転する。更に、上記各転動体は、これら両列の回転側軌道と上記両列の静止側軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、それぞれ予圧を付与された状態で転動自在に設けられている。
A rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, which is an object of the manufacturing method of the present invention, includes a rolling bearing unit and a physical quantity measuring device.
Of these, the rolling bearing unit includes a stationary-side bearing ring, a rotating-side bearing ring, and a plurality of rolling elements. Of these, the stationary-side raceway has a double-row stationary-side raceway on the stationary-side peripheral surface, and does not rotate during use. The rotation-side raceway has a double-row rotation-side raceway on the rotation-side circumferential surface facing the stationary side circumferential surface in the radial direction, and rotates when in use. Further, each of the rolling elements is provided between the rotation-side tracks of both rows and the stationary-side tracks of both rows so as to be freely rollable in a state where a preload is applied to each row. ing.
一方、上記物理量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と同心に結合固定された回転部材の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の被検出面を備える。そして、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、回転しない部分に支持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
更に、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する機能を有する。
On the other hand, the physical quantity measuring device includes an encoder, at least one sensor, and a calculator.
Of these, the encoder is supported and fixed concentrically with the rotation-side raceway by a part of the rotation-side raceway or a rotation member coupled and fixed concentrically with the rotation-side raceway. And a concentric surface to be detected. The characteristics of the detected surface are alternately changed in the circumferential direction.
The sensor is supported by a non-rotating portion in a state where the detection unit faces the detection surface of the encoder, and changes an output signal in response to a change in characteristics of the detection surface.
Further, the computing unit acts on the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway and between the stationary side raceway and the rotation side raceway based on the output signal of the sensor. It has a function of calculating at least one physical quantity of the external force.
この様な物理量測定装置付転がり軸受ユニットを造る為に、請求項1に記載した製造方法の場合には、上記演算器が上記センサの出力信号に基づいて上記物理量を算出する際に使用する、この出力信号若しくはこの出力信号に応じて変化する値が変化する程度と、この物理量の大きさが変化する程度との関係であるゲインに影響する、上記転がり軸受ユニットに関する特性を、この転がり軸受ユニット単体の状態で測定して(物理量測定装置を使用する事なく測定するとの意味で、測定作業時に物理量測定装置と転がり軸受ユニットとが組み合わされている事は差し支えない)記録する。そして、この記録を、当該転がり軸受ユニットと組み合わされた、上記物理量測定装置を構成する演算器のメモリ中に記録する。
In order to manufacture such a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, in the case of the manufacturing method according to
上述の様な請求項1に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項2に記載した発明の様に、上記ゲインに影響する、転がり軸受ユニットに関する特性を、この転がり軸受ユニットの剛性とする。そして、この剛性又はこの剛性に関連するデータを演算器のメモリ中に記録する事で、この演算器が使用するゲインを、上記転がり軸受ユニットの剛性に対応したものとする。
或いは、請求項3に記載した発明の様に、上記ゲインに影響する、転がり軸受ユニットの関する特性を、この転がり軸受ユニットの予圧とする。そして、この予圧又はこの予圧に関連するデータを演算器のメモリ中に記録する事で、この演算器が使用するゲインを、上記転がり軸受ユニットの予圧に対応したものとする。
この様な請求項3に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項4に記載した様に、上記予圧を、転がり軸受ユニットの初期隙間に基づいて求める。
When the invention described in
Alternatively, as in the third aspect of the present invention, the characteristic relating to the rolling bearing unit that affects the gain is the preload of the rolling bearing unit. Then, by recording this preload or data related to this preload in the memory of the calculator, the gain used by this calculator corresponds to the preload of the rolling bearing unit.
When the invention described in
請求項1〜4に記載した発明が、転がり軸受ユニットの特性を調整する事なく、この特性に応じたゲインを演算器のメモリ中に記録するのに対して、請求項5に記載した発明の場合には、演算器のメモリ中に記録したゲインに合わせて、転がり軸受ユニットの特性を調整する。
即ち、上記請求項5に記載した発明の場合には、上記転がり軸受ユニットに付与されている予圧を調整する。そして、上記演算器が上記センサの出力信号に基づいて上記物理量を算出する際に使用する、この出力信号若しくはこの出力信号に応じて変化する値が変化する程度と、この物理量の大きさが変化する程度との関係であるゲインに影響する、上記転がり軸受ユニットに関する特性を、上記物理量測定装置を構成する演算器のメモリ中に記録されたゲインに一致させる。
この様な請求項5に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項6に記載した様に、上記転がり軸受ユニットに付与されている予圧の調整を、これら各転動体として所定の直径を有するものを選択して1対ずつの静止側軌道と回転側軌道との間に設置する事により行なう。
The invention described in
That is, in the case of the invention described in
When the invention described in
又、以上に述べた各発明を実施する場合に、好ましくは、請求項7に記載した様に、転がり軸受ユニットと物理量測定装置とを組み合わせた後、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に運転状態で変動する外力が加わらず、これら両軌道輪同士が中立位置に存在する状態でセンサの出力信号を演算器に取り込む。そして、この状態でのセンサの出力信号を、物理量が中立状態に存在する場合に於けるこの出力信号の値である零点として、演算器のメモリ中に記録する。
In carrying out each of the above-described inventions, preferably, as described in
以上に述べた本件各発明を実施する場合に、好ましくは、請求項8に記載した様に、転がり軸受ユニットを、自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットとする。そして、静止側軌道輪を、使用時に懸架装置に支持固定される外輪とし、回転側軌道輪を、車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転するハブとする。
この様な請求項8に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項9に記載した様に、上記転がり軸受ユニットと物理量測定装置とを組み合わせると共に、上記外輪を懸架装置に支持固定し、ハブに車輪を結合固定した後、平坦面上で自動車の重量をこの車輪により支えた状態で、上記外輪と上記ハブとの間に、この自動車の走行状態で変動する外力が加わらず、これら外輪とハブとが中立位置に存在する状態で、センサの出力信号を演算器に取り込む。そして、この状態でのセンサの出力信号を、物理量が中立状態に存在する場合に於けるこの出力信号の値である零点として、演算器のメモリ中に記録する。
When carrying out each of the present inventions described above, preferably, as described in
When carrying out such an invention described in
上述の様に構成する本発明によれば、既知のアキシアル荷重を負荷する装置を不要にして製造装置のコストを抑えると共に、段取りを簡略化して、物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストを抑えられる。
即ち、転がり軸受ユニットの剛性、或いは、この転がり軸受ユニットに付与されている予圧は、この転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪と回転側軌道輪との相対変位しにくさに影響する。具体的には、剛性が高い程、予圧が大きい程、外力が加わった状態での、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との相対変位量が少なくなる。逆に言えば、剛性が低い程、予圧が小さい程、外力が加わった状態での、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との相対変位量が多くなる。そして、同種の(型番が同じである)転がり軸受ユニットの場合、剛性或いは予圧が多少(実用上問題なく、転がり軸受ユニットとしての品質検査により合格とされる範囲で)変化しても、剛性或いは予圧と上記相対変位量との間には比例関係に近い、明確な関係が存在する。そして、この関係は、予め実験或いは解析により知る事ができる。
According to the present invention configured as described above, a device for applying a known axial load is not required, the cost of the manufacturing device is reduced, the setup is simplified, and the manufacturing cost of the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device is reduced. It is done.
That is, the rigidity of the rolling bearing unit or the preload applied to the rolling bearing unit affects the difficulty of relative displacement between the stationary bearing ring and the rotating bearing ring constituting the rolling bearing unit. Specifically, the higher the rigidity and the greater the preload, the smaller the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway when an external force is applied. In other words, the lower the rigidity and the smaller the preload, the greater the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway when an external force is applied. In the case of rolling bearing units of the same type (with the same model number), even if the rigidity or preload changes to some extent (with no problem in practice and passed by quality inspection as a rolling bearing unit), There is a clear relationship close to a proportional relationship between the preload and the relative displacement. And this relationship can be known beforehand by experiment or analysis.
そこで、上記剛性或いは予圧を、転がり軸受ユニット単体で測定して、これら剛性或いは予圧、或いはこれら剛性或いは予圧に関連するデータを保存し、演算器のメモリ中に記録すれば、この演算器に、センサの出力信号若しくはこの出力信号に応じて変化する値が変化する程度と、物理量の大きさが変化する程度との関係である、ゲインを入力できる。そして、このゲインにより、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の物理量の変化の程度を求められる。
又、請求項5に記載した発明の様に、上記転がり軸受ユニットの予圧を、演算器のメモリ中に記憶させたゲインに対応する値としても、このゲインにより、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の物理量の変化の程度を求められる。
Therefore, if the rigidity or preload is measured by a single rolling bearing unit, the rigidity or preload, or data related to the rigidity or preload is stored and recorded in the memory of the calculator, A gain, which is a relationship between the degree to which the sensor output signal or a value that changes in accordance with the output signal changes, and the degree to which the physical quantity changes can be input. Then, the degree of change in the physical quantity between the stationary side raceway and the rotation side raceway can be obtained from this gain.
Further, as in the invention described in
[実施の形態の第1例]
請求項1〜3、7〜9に係る発明に就いて、図1〜2により説明する。尚、本例は、前述の図6〜11に示す様に、1対のセンサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差比により、外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求める構造を造る場合に就いて示している。この様な本例の物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法の場合には、図1のフローチャートに示す様に、先ず、ステップ1(S1)で、転がり軸受ユニットの構成各部材(外輪1、ハブ2、転動体3、3等。図6、9、10、12参照)を組み立てた後、ステップ2(S2)で、ナットを締め付けたり(図6、10、12の構造の場合)、或いはかしめ部を形成する(図9の構造の場合)事により、各転動体3、3に予圧を付与する。この状態で、上記転がり軸受ユニットとしては完成する。
[First example of embodiment]
The invention according to
そして、この様にして上記各転動体3、3に予圧を付与しつつ、上記転がり軸受ユニットを組み立てた後、ステップ3(S3)で、この転がり軸受ユニットの剛性を求める。この剛性を求める作業は、特許文献5〜7に記載される等により、転がり軸受の技術分野で周知の様に、上記転がり軸受ユニットに振動を付与して、この転がり軸受ユニットの共振周波数を求める事により行なう。この様にして求めた共振周波数に基づき、この転がり軸受ユニットに付与した予圧が求められる。この転がり軸受ユニットに付与した予圧はこの転がり軸受ユニットの剛性に大きく影響し、予圧が大きい程剛性も大きくなる。そして、この剛性が大きい程、外力に基づく、上記外輪1と上記ハブ2との相対変位量が少なくなる。要するに、図2に示す様に、上記転がり軸受ユニットに付与した予圧が大きい程、アキシアル荷重に基づく上記外輪1と上記ハブ2との相対変位量が少なくなり、上記位相差比も小さくなる。この事から、上記転がり軸受ユニットの剛性或いは予圧に関する情報を、上記アキシアル荷重を求める為のゲインとして利用できる事が分かる。
Then, after assembling the rolling bearing unit while applying a preload to the rolling
即ち、上記転がり軸受ユニットに付与した予圧が大きい場合は、上記転がり軸受ユニットの剛性が高くなる為、上記アキシアル荷重が作用した状態で前記両センサ6a、6bの出力信号同士の間に生じる位相差比の変動が小さくなる。これに対して、上記予圧が小さくなるに従って上記剛性が低くなり、上記アキシアル荷重に基づく上記位相差比の変動が大きくなる。従って、このアキシアル荷重を実用的な精度で求める為には、上記予圧若しくはこの予圧に基づいて変化する剛性を知る必要がある。この剛性が異なると、上記アキシアル荷重と上記位相差比との関係であるゲインが異なり、このアキシアル荷重を十分な精度で求められない可能性を生じる。
That is, when the preload applied to the rolling bearing unit is large, the rigidity of the rolling bearing unit is increased. Therefore, the phase difference generated between the output signals of the
因に、上記転がり軸受ユニットの剛性をKa、この転がり軸受ユニットを構成する上記各転動体3、3の接触角をα、この転がり軸受ユニットの共振周波数(固有振動数)をfaとした場合に、この転がり軸受ユニットの剛性Kaは、
Ka=f(fa、α) −−− (1)
で求められる。
又、上記各転動体3、3に付与される予圧Faは、
Fa=f(Ka 、α) −−− (2)
で求められる。
尚、上述の様な、共振周波数から転がり軸受ユニットの剛性Kaや予圧Faを求める方法は、特許文献5〜7や非特許文献1等に記載されており、転がり軸受ユニットの技術分野で周知の技術である為、詳しい説明は省略する。
何れにしても、上記転がり軸受ユニットの仕様は既知であるから、この転がり軸受ユニットの共振周波数を測定できれば、この転がり軸受ユニットの剛性、更にはこの転がり軸受ユニットに付与されている予圧を推定できる。そして、この推定した予圧の値を利用する事により、物理量測定装置付転がり軸受ユニットを構成する演算器が、上記位相差比に基づいて上記アキシアル荷重を算出する際に使用するゲインを決定できる。
For example, when the rigidity of the rolling bearing unit is Ka, the contact angle of each of the rolling
Ka = f (fa, α) --- (1)
Is required.
The preload Fa applied to the rolling
Fa = f (Ka, α) (2)
Is required.
The method for obtaining the rigidity Ka and the preload Fa of the rolling bearing unit from the resonance frequency as described above is described in
In any case, since the specifications of the rolling bearing unit are known, if the resonance frequency of the rolling bearing unit can be measured, the rigidity of the rolling bearing unit and further the preload applied to the rolling bearing unit can be estimated. . Then, by using the estimated preload value, the arithmetic unit constituting the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device can determine the gain to be used when calculating the axial load based on the phase difference ratio.
そこで、上述の様にして求めた、上記転がり軸受ユニットの予圧又は剛性に関する情報を記録し、当該転がり軸受ユニットに付属させる(この転がり軸受ユニットと共に後の組立工程に送れる様にする)。上記情報をこの転がり軸受ユニットに付属させる方法は特に問わないが、例えば、バーコードや2次元バーコード等として上記情報を印刷したラベル、或いは、この情報を記録したICタグ等の電子部品を、貼付若しくは細紐等で結び付ける方法や、転がり軸受ユニットに直接マーキングする方法を採用できる。又、上記情報は、上記転がり軸受ユニットの予圧そのものであっても良いし、剛性、共振周波数等、この予圧に関連して(1対1で対応して)変化する値であっても良い。 Therefore, information relating to the preload or rigidity of the rolling bearing unit obtained as described above is recorded and attached to the rolling bearing unit (so that it can be sent to the subsequent assembly process together with the rolling bearing unit). The method for attaching the information to the rolling bearing unit is not particularly limited. For example, a label on which the information is printed as a barcode or a two-dimensional barcode, or an electronic component such as an IC tag on which the information is recorded, It is possible to adopt a method of attaching by sticking or thin string, or a method of marking directly on the rolling bearing unit. Further, the information may be the preload itself of the rolling bearing unit, or may be a value that changes (corresponding one-to-one) with respect to the preload, such as rigidity and resonance frequency.
上述の様にして、上記ゲインに結び付く予圧の値を求めた後、ステップ4(S4)で、エンコーダ4、4a、4b、及びセンサ6a、6b(図6〜11参照)を組み立てた後、ステップ5(S5)で、これら両センサ6a、6bの出力信号を確認する為の出力検査を行なう。この出力検査は、前記ハブ2を回転させて、上記両センサ6a、6bから信号を出力させる事で行なう。この出力検査の際、これら両センサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差比をチェックする事で、アキシアル荷重が作用しない状態での位相差比である、初期位相差比を確認する。そこで、ステップ6(S6)で、この初期位相差比と、上述した予圧若しくは予圧に関連して変化する値に基づいて、上記位相差比に基づいて上記アキシアル荷重を求める際の、零点及びゲインに関する情報を作成する。
After obtaining the preload value associated with the gain as described above, in step 4 (S4), the
この場合に、ゲインに関する情報は、前記ステップ3で前記転がり軸受ユニットの共振周波数を測定する事により得られた情報(予圧、剛性、共振周波数の何れか)からゲインマップを選択する(この情報に対応するマップを選択する)事で得られる。尚、ゲインマップは、転がり軸受ユニットの特性、使用される車両諸元等から、予め実験又は解析により、上記情報(予圧、剛性、共振周波数の何れか)とゲインとの関係を求める事により、容易に得られる。この場合に使用するゲインマップとしては、上記予圧等の情報を何種類かの範囲に分けて分類したものを使用する事が考えられる。この場合には、予め行なった実験又は解析に基づき、誤差を最小限に抑えられる様に(多種類になる面倒を許容できる範囲で、できるだけ多段階に)分割しておく。好ましくは、3〜10段階に{各段階の範囲が、予圧値で0.98〜1.96kN(100kgf〜200kgf)程度に収まる様に}分割しておく。この程度に分割したマップのうちから、上記情報が対応するマップを選択して、上記位相差比から上記アキシアル荷重を算出する為のゲインを得る様にすれば、必要な精度を確保しつつ、ゲインの選定を容易に行なえる。 In this case, for gain information, a gain map is selected from the information (preload, stiffness, resonance frequency) obtained by measuring the resonance frequency of the rolling bearing unit in step 3 (in this information). Obtained by selecting the corresponding map). The gain map is obtained by obtaining the relationship between the above information (preload, stiffness, resonance frequency) and the gain from the characteristics of the rolling bearing unit, the specifications of the vehicle to be used, etc. in advance by experiment or analysis. Easy to get. As the gain map used in this case, it is conceivable to use information obtained by dividing the information such as the preload into several types of ranges. In this case, division is performed based on experiments or analyzes performed in advance so that errors can be minimized (in as many stages as possible within a range that allows for various types of trouble). Preferably, it is divided into 3 to 10 stages so that the range of each stage is within the range of about 0.98 to 1.96 kN (100 kgf to 200 kgf) as a preload value. While selecting the map corresponding to the above information from the maps divided to this extent and obtaining the gain for calculating the axial load from the phase difference ratio, while ensuring the necessary accuracy, Gain selection is easy.
一方、上記零点に関する情報は、前記ステップ5で行なった、前記両センサ6a、6bの出力信号を確認する為の出力検査時の初期位相差比に基づいて作成する。この場合に、この出力検査で求めた初期位相差比をそのまま零点として使用しても良いが、好ましくは、車両に取り付けた状態、即ち、懸架装置と車輪との間に設けて車重が加わっている状態での初期位相差を零点とする。車重が加わっている状態での初期位相差比を零点とすれば、直進走行時が零点と(車両に取り付けた状態でのトー角、キャンバー角、キャスター角等による多少のずれを無視すれば)ほぼ一致する。尚、車重が加わっている状態を零点とするには、物理量測定装置付転がり軸受ユニット組み付けた車両を、平坦路で直線走行させる事が考えられる(この場合には、トー角、キャンバー角、キャスター角によるずれを含んだ状態で上記初期位相差を求められる)。
On the other hand, the information regarding the zero point is created based on the initial phase difference ratio at the time of the output inspection for confirming the output signals of the two
但し、この様な事を各車両毎に行なう事は面倒で、物理量測定装置付転がり軸受ユニットを搭載した車両のコスト上昇の原因となる。これに対して、上記ステップ5で行なう出力検査は、無負荷での回転検査であるから、この検査での初期位相差と、上記車重が加わった状態での初期位相差との間には、(車重の作用中心と転がり軸受ユニットの中心とがオフセットしていると、この車重により外輪1とハブ2との間にモーメントが加わる為)相違が存在する可能性がある。そこで、予め実験又は解析により、無負荷での初期位相差比と、車重が加わった状態での初期位相差比との関係を求めておき、上記ステップ5で行なう出力検査により得られた初期位相差比に基づいて、車重が加わった状態での初期位相差比を算出すれば、必要な精度を確保しつつ、初期位相差比の決定を容易に(実際に車両を走行させずに)行なえる。
However, it is troublesome to perform such a thing for each vehicle, which causes an increase in the cost of a vehicle equipped with a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device. On the other hand, since the output inspection performed in
上述の様にして、前記両センサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差比に基づいてアキシアル荷重を求める為の零点及びゲインを得れば、物理量測定装置付転がり軸受ユニットを製造する通常の(元々必要な)工程中で、上記零点及びゲインを得られる。この為、検査・出荷工程を最小限にできて、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットを低コストで造れる。
即ち、車輪支持用転がり軸受ユニットに関しては、従来から予圧管理を行なっているし、ABS制御用のエンコーダを組み込んだ回転速度測定装置付転がり軸受ユニットに関しては、従来からセンサの出力確認を、この回転速度測定装置付転がり軸受ユニットの製造工程内で行なっている。
そして、本発明を実施する場合に、上記予圧管理の工程を利用してゲインを得られるし、上記出力確認の工程を利用して、上記零点を得られる。この為、前述した特許文献4に記載した従来技術の様に、零点及びゲインを得る為に、専用の装置及び専用の工程を用意する必要がなくなり、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図れる。
As described above, if the zero point and gain for obtaining the axial load are obtained based on the phase difference ratio existing between the output signals of the
In other words, preload management is conventionally performed for the wheel bearing rolling bearing unit, and for the rolling bearing unit with a rotational speed measuring device incorporating an ABS control encoder, the sensor output confirmation has been performed conventionally. This is done in the manufacturing process of the rolling bearing unit with speed measuring device.
And when implementing this invention, a gain can be obtained using the said preload management process, and the said zero point can be obtained using the said output confirmation process. For this reason, unlike the prior art described in Patent Document 4 described above, it is not necessary to prepare a dedicated device and a dedicated process in order to obtain a zero and a gain, and the manufacturing cost of the rolling bearing unit with the physical quantity measuring device is eliminated. Can be reduced.
上述の様にして得た、上記零点及びゲインは、ステップ7(S7)で、前記演算器のメモリ中に記憶させ、ステップ8(S8)で、物理量測定装置付転がり軸受ユニットとして完成する。この場合に、この物理量測定装置付転がり軸受ユニット自体に上記演算器が組み込まれている(内蔵している)場合には、上記零点及びゲインに関する情報を、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造工場で、直接上記演算器のメモリに記憶させれば良い。これに対して、演算器が別置きの場合(専用の荷重演算部を設ける場合、或いは、荷重演算の為のCPUを他のコントロールユニットに搭載する場合等、転がり軸受ユニット部分にない場合)には、上記零点及びゲインは、自動車の組立工場で上記演算器に読み込ませる必要がある。そこで、この様な場合には、バーコードや2次元バーコード等として上記情報を印刷したラベル、或いは、この情報を記録したICタグ等の電子部品を上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットに、貼付若しくは細紐等で結び付ける。又は、転がり軸受ユニットに直接マーキングする事もできる。 The zero point and gain obtained as described above are stored in the memory of the computing unit in step 7 (S7), and completed in step 8 (S8) as a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device. In this case, when the arithmetic unit is incorporated in (incorporated into) the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, information on the zero point and the gain is used to manufacture the rolling bearing unit with the physical quantity measuring device. What is necessary is just to memorize | store in the memory of the said arithmetic unit directly at a factory. On the other hand, when the arithmetic unit is installed separately (when a dedicated load calculation unit is provided, or when a CPU for load calculation is mounted on another control unit, such as when it is not in the rolling bearing unit). The zero point and gain need to be read into the arithmetic unit at the automobile assembly plant. Therefore, in such a case, a label on which the above information is printed as a barcode, a two-dimensional barcode, or an electronic component such as an IC tag on which this information is recorded is attached to the rolling bearing unit with a physical quantity measuring device. Or tie with a thin string. Alternatively, it is possible to directly mark the rolling bearing unit.
[実施の形態の第2例]
請求項1、3、4、6〜9に係る発明に就いて、図3〜5により説明する。尚、本例の場合も、上述した実施の形態の第1例と同様に、1対のセンサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差により、外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求める構造を造る場合に就いて示している。転がり軸受ユニット(図6、9、10、12参照)に付与する予圧の値を知る事で、上記両センサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差比に基づいて上記アキシアル荷重を求める為の零点及びゲインを得る事に関しては、上記実施の形態の第1例の場合と同様である。就いては、この第1例と同様の部分に関する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、この第1例と異なる点を中心に説明する。
[Second Example of Embodiment]
The invention according to
上記予圧を付与した転がり軸受ユニットの場合、特許文献8に記載されている様に、この予圧の値を一定の範囲内に収める為に、この予圧の値を決定する構成部品である、外輪1、ハブ2、各転動体3、3(図6、9、10、12参照)の選択組み合わせ(マッチング)を行なう事が知られている。図3のステップ1(S1)でこの様な選択組み合わせを行なう際に、上記構成各部材(外輪1、ハブ2、各転動体3、3)の寸法に基づき、ステップ2(S2)で初期隙間を算出しておけば、図4に示す様な、初期隙間と完成後の隙間との関係から、上記転がり軸受ユニットに関する予圧隙間を推定できる。
In the case of the rolling bearing unit to which the preload is applied, as described in
そこで、ステップ3(S3)で上記転がり軸受ユニットを組み立て、更にステップ4(S4)で、ナットの締め付けやかしめ部の形成により、上記転がり軸受ユニットに予圧を付与すれば、この状態で、この転がり軸受ユニットに付与された予圧の値を、上記選択組み合わせに基づいて予測した、所定範囲内に収める事ができる。この場合に、図6、10、12に示した構造であれば、ナットの締め付けトルクを所定値に調節する(一定値に保つ)事により、図9に示した構造であればかしめ部を加工する際の荷重を調節する(一定値に保つ)事により、初期隙間から完成後の隙間への変化量(ナットの締め付け或いはかしめ部の加工に伴う隙間の減少量=負の隙間の絶対値の増加量)を調節(初期隙間の値により定まる値に規制)できる。そして、上記変化量を一定範囲に収めて、上記初期隙間から完成後の隙間を推定できる。又、この完成後の隙間から、図5に示す様な、この隙間と剛性との関係から、上記転がり軸受ユニットの剛性を推定でき、更に、この剛性から、前述の実施の形態の第1例中の(1)式から、上記転がり軸受ユニットに付与された予圧を推定できる。要するに、上記初期隙間が分かればこの予圧を推定できる。そして、この様にして推定した予圧の値を用い、上記実施の形態の第1例の場合と同様にして、前記両センサ6a、6bの出力信号同士の間に存在する位相差比に基づいて前記アキシアル荷重を求める為のゲインを決定できる。
Therefore, the rolling bearing unit is assembled in step 3 (S3), and further, in step 4 (S4), if a preload is applied to the rolling bearing unit by tightening a nut or forming a caulking portion, the rolling bearing unit is in this state. The value of the preload applied to the bearing unit can be within a predetermined range predicted based on the selected combination. In this case, if the structure shown in FIGS. 6, 10, and 12 is used, the tightening torque of the nut is adjusted to a predetermined value (kept at a constant value), and the caulking portion is processed if the structure is shown in FIG. 9. The amount of change from the initial gap to the gap after completion is adjusted by adjusting the load at the time of holding (maintaining a constant value) (the amount of reduction of the gap due to tightening of the nut or the caulking process = the absolute value of the negative gap) (Increase amount) can be adjusted (restricted to a value determined by the initial gap value). The gap after completion can be estimated from the initial gap by keeping the amount of change within a certain range. Further, from the gap after completion, as shown in FIG. 5, the rigidity of the rolling bearing unit can be estimated from the relationship between the gap and the rigidity. Further, from this rigidity, the first example of the above-described embodiment can be estimated. From the equation (1), the preload applied to the rolling bearing unit can be estimated. In short, if the initial clearance is known, this preload can be estimated. Then, using the preload value estimated in this way, similarly to the case of the first example of the above embodiment, based on the phase difference ratio existing between the output signals of the
更に、ステップ5〜9(上記実施の形態の第1例のステップ4〜8に相当)の過程で、この実施の形態の第1例と同様にして、上記位相差比に基づいて上記アキシアル荷重を求める為の零点を決定できる。この為、本例によっても、零点及びゲインを得る為に、専用の装置及び専用の工程を用意する必要がなくなり、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図れる。
Further, in the process of
本例による工程を、図3を参照しつつ、順を追って簡単に説明する。先ず、ステップ1で、転がり軸受ユニットを構成する、外輪1、ハブ2、各転動体3、3の寸法測定を、それぞれ複数ずつに就いて行なった後、適切な寸法を有する外輪1とハブ2と各転動体3、3とを選択して、ステップ3で、上記転がり軸受ユニットを組み立てる。この際、組み立てに先立ち、ステップ2で、選択した外輪1とハブ2と各転動体3、3との寸法に基づいて、上記転がり軸受ユニットの初期隙間(ナットの締め付け、かしめ部の加工を行なう以前の隙間)を算出する。ここで求めた、予圧に関する情報である初期隙間に関する値は、上記転がり軸受ユニットに、前述した実施の形態の第1例の場合と同様、バーコードや2次元バーコード等として上記情報を印刷したラベル、或いは、この情報を記録したICタグ等の電子部品を、貼付若しくは細紐等で結び付ける事で付属させる。又は、転がり軸受ユニットに直接マーキングする事もできる。上記予圧に関する情報は、初期隙間でも良いし、この初期隙間から推定される予圧の値であっても良い。
The steps according to this example will be briefly described step by step with reference to FIG. First, in
この様にして、上記転がり軸受ユニットに就いての、予圧に関する情報を求めたならば、ナットの締め付け、或いは、かしめ部の形成により、実際に、上記各転動体3、3に予圧を付与する。以後は、上記実施の形態の第1例の場合と同様に、ステップ6(S6)で、前記両センサ6a、6bの出力信号を確認する為の出力検査を行ない、ステップ7(S7)で、これらセンサ6a、6bの出力信号同士の間の初期位相差比を確認し、更に零点及びゲインに関する情報を作成し、ステップ8(S8)で、この情報を演算器のメモリ中に記憶させ、ステップ9(S9)で、物理量測定装置付転がり軸受ユニットとして完成する。尚、必要に応じて、上記ナットを締め付けたり、或いは、上記かしめ部を形成した後、上記転がり軸受ユニットの剛性を測定して、この転がり軸受ユニットの良否を判定しても良い。
In this way, if information on the preload for the rolling bearing unit is obtained, the preload is actually applied to the rolling
上述の様な本例の場合も、前述した実施の形態の第1例の場合と同様に、零点及びゲインを得る為に、専用の装置及び専用の工程を用意する必要がなくなり、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図れる。更に、本例の場合には、上記転がり軸受ユニットを構成する外輪1とハブ2と各転動体3、3とを選択組み合わせする為、初期隙間を狭い範囲内に収め、延ては転がり軸受ユニットに付与されている予圧の値を、狭い範囲内に規制できる。この様に予圧の値を狭い範囲内に規制できれば、予圧の値に応じて選択する為に用意するゲインマップの種類を少なくできる。特に、この予圧の値を十分に狭い範囲内に収めれば、このゲインマップの種類を1種類のみにする事もできる(請求項5に記載した発明の様に、ゲインマップの選択が不要になる)。
In the case of this example as described above, similarly to the case of the first example of the above-described embodiment, it is not necessary to prepare a dedicated device and a dedicated process in order to obtain the zero and the gain, and the physical quantity measurement is performed. The manufacturing cost of the rolling bearing unit with device can be reduced. Further, in the case of this example, since the
即ち、ゲインマップを1種類のみ用意すれば良くなり、図3のステップ7、8で行なっていた、ゲインの作成や演算器中のメモリへのゲインの付与が不要になり(荷重を算出する為の演算器に、ゲインマップを予め書き込んでおく事ができ、この演算器には零点情報を付与するだけで良くなり)、上記物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造時に於ける検査・出荷工程を更に容易化して、この物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストを更に低減できる。又、ゲインマップを1種類にできれば、転がり軸受ユニットに付与する情報や工程を簡略化できるので、更に低コストで生産可能となる。但し、零点の検査、付与は個別に必要である。
That is, it is only necessary to prepare one type of gain map, and it is not necessary to create a gain or apply a gain to the memory in the arithmetic unit, which was performed in
尚、上述の様に、上記初期隙間を一定範囲に収める作業は、上記各転動体3、3を、その外径により選択する事で行なう事が好ましい。これら各転動体3、3を選択する事により、上記初期隙間を規制すれば、上記外輪1と上記ハブ2の組み合せは任意にできるので歩留まりが悪化する事がない。即ち、これら外輪1とハブ2とを選択組み合わせする場合、適合しない部品があると使用できないし、適合する部品が来るまでどこかにプールしておく必要が生じる、これに対して転動体3、3は、外径が少しずつ異なるものが大量に用意されているので、この様な問題を生じにくい。
As described above, the operation of keeping the initial gap within a certain range is preferably performed by selecting the rolling
上述の説明は、車輪支持用転がり軸受ユニットに関して、1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差比に基づき、外輪とハブとの間に加わるアキシアル荷重を求める場合を中心に説明した。但し、本発明の製造方法は、この様な車輪支持用転がり軸受ユニットに限らず、各種産業機械用、工作機械用の複列転がり軸受ユニットに加わる外力を測定する構造に適用できる。測定する外力の種類は、アキシアル荷重に限らず、ラジアル荷重、モーメントも対象となる。更に、センサに関しても、1対に限らず、複数組であっても対象となるし、前述の図12〜13に示した従来構造の第4例の様に、センサが1個だけであっても良い。 In the above description, the rolling bearing unit for supporting the wheel has been described with a focus on the case of obtaining the axial load applied between the outer ring and the hub based on the phase difference ratio existing between the output signals of the pair of sensors. . However, the manufacturing method of the present invention can be applied not only to such a wheel support rolling bearing unit but also to a structure for measuring an external force applied to a double row rolling bearing unit for various industrial machines and machine tools. The types of external force to be measured are not limited to axial loads, but also include radial loads and moments. Furthermore, the sensor is not limited to a single pair, and may be a plurality of sets. As in the fourth example of the conventional structure shown in FIGS. 12 to 13 described above, there is only one sensor. Also good.
1 外輪
2 ハブ
3 転動体
4、4a〜4c エンコーダ
5 カバー
6a、6b センサ
7 センサホルダ
8、8a、8b 透孔
9、9a、9b 柱部
10 第一特性変化部
11 第二特性変化部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
このうちの転がり軸受ユニットは、静止側周面に複列の静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、この静止側周面と径方向に対向する回転側周面に複列の回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら両列の回転側軌道と上記両列の静止側軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、それぞれ予圧を付与された状態で転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記物理量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と同心に結合固定された回転部材の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、回転しない部分に支持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する機能を有するものである、
物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法であって、
上記演算器が上記センサの出力信号に基づいて上記物理量を算出する際に使用する、この出力信号若しくはこの出力信号に応じて変化する値が変化する程度と、この物理量の大きさが変化する程度との関係であるゲインに影響する、上記転がり軸受ユニットに関する特性を、この転がり軸受ユニット単体の状態で測定して記録し、この記録を、当該転がり軸受ユニットと組み合わされた、上記物理量測定装置を構成する演算器のメモリ中に記録する事を特徴とする物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。 A rolling bearing unit and a physical quantity measuring device;
Of these, the rolling bearing unit has a double-row stationary side raceway on the stationary side circumferential surface, and a stationary side raceway that does not rotate during use, and a rotational side circumferential surface that faces the stationary side circumferential surface in the radial direction. A plurality of rotation-side raceways that have double-row rotation-side tracks, and a rotation-side raceway that rotates during use, and a plurality of preloads for each row between the rotation-side raceways of both rows and the stationary-side raceways of both rows. And a rolling element provided so as to be able to roll freely in a state where
The physical quantity measuring device includes an encoder, at least one sensor, and a computing unit,
Of these, the encoder is supported and fixed concentrically with the rotation-side raceway by a part of the rotation-side raceway or a rotation member coupled and fixed concentrically with the rotation-side raceway. With the surface to be detected concentrically, and the characteristics of this surface to be detected are alternately changed in the circumferential direction.
The sensor is supported by a portion that does not rotate with the detection unit facing the detection surface of the encoder, and changes an output signal in response to a change in the characteristics of the detection surface.
Based on the output signal of the sensor, the calculator calculates the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway and the external force acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway. And having a function of calculating a physical quantity of at least one of
A method for manufacturing a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, comprising:
The degree to which the arithmetic unit calculates the physical quantity based on the output signal of the sensor, the degree to which the output signal or a value that changes according to the output signal changes, and the degree to which the physical quantity changes The characteristics relating to the rolling bearing unit that affect the gain, which is a relationship with the rolling bearing unit, are measured and recorded in the state of the rolling bearing unit alone, and the physical quantity measuring device combined with the rolling bearing unit is recorded. A method of manufacturing a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, wherein the method is recorded in a memory of a composing arithmetic unit.
このうちの転がり軸受ユニットは、静止側周面に複列の静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、この静止側周面と径方向に対向する回転側周面に複列の回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら両列の回転側軌道と上記両列の静止側軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、それぞれ予圧を付与された状態で転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記物理量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と同心に結合固定された回転部材の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、回転しない部分に支持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の物理量を算出する機能を有するものである、
物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法であって、
上記演算器が上記センサの出力信号に基づいて上記物理量を算出する際に使用する、この出力信号若しくはこの出力信号に応じて変化する値が変化する程度と、この物理量の大きさが変化する程度との関係であるゲインに影響する、上記転がり軸受ユニットに関する特性を、上記物理量測定装置を構成する演算器のメモリ中に記録されたゲインに一致させるべく、上記転がり軸受ユニットに付与されている予圧を調整する事を特徴とする物理量測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。 A rolling bearing unit and a physical quantity measuring device;
Of these, the rolling bearing unit has a double-row stationary side raceway on the stationary side circumferential surface, and a stationary side raceway that does not rotate during use, and a rotational side circumferential surface that faces the stationary side circumferential surface in the radial direction. A plurality of rotation-side raceways that have double-row rotation-side tracks, and a rotation-side raceway that rotates during use, and a plurality of preloads for each row between the rotation-side raceways of both rows and the stationary-side raceways of both rows. And a rolling element provided so as to be able to roll freely in a state where
The physical quantity measuring device includes an encoder, at least one sensor, and a computing unit,
Of these, the encoder is supported and fixed concentrically with the rotation-side raceway by a part of the rotation-side raceway or a rotation member coupled and fixed concentrically with the rotation-side raceway. With the surface to be detected concentrically, and the characteristics of this surface to be detected are alternately changed in the circumferential direction.
The sensor is supported by a portion that does not rotate with the detection unit facing the detection surface of the encoder, and changes an output signal in response to a change in the characteristics of the detection surface.
Based on the output signal of the sensor, the calculator calculates the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway and the external force acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway. And having a function of calculating a physical quantity of at least one of
A method for manufacturing a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, comprising:
The degree to which the arithmetic unit calculates the physical quantity based on the output signal of the sensor, the degree to which the output signal or a value that changes according to the output signal changes, and the degree to which the physical quantity changes The preload applied to the rolling bearing unit so as to make the characteristics relating to the rolling bearing unit, which affect the gain, which are related to the above, coincide with the gain recorded in the memory of the arithmetic unit constituting the physical quantity measuring device A method for manufacturing a rolling bearing unit with a physical quantity measuring device, characterized in that adjustment is made.
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